Назад в библиотеку

---

В. П. КРИВОНОС (Приазовская ГРЭ), Б. С. ПАНОВ, Р. М. ПОЛУНОВСКИЙ (Донецкий политехнический институт), В. Н. ЧУРОЧКИН (ДонНИГРИ)

НОВАЯ СЫРЬЕВАЯ БАЗА СТАВРОЛИТА НА УКРАИНЕ

Флюсы являются важнейшим видом нерудного природного сырья, используемого черной металлургией для выплавки железа. В настоящее время при производстве стали для ускорения процессов шлакообразования и десульфурации металла в качестве разжижающих добавок широко применяются боксит и плавиковый шпат. В 1984 г. потребление этих добавок предприятиями черной металлургии Украины составило: боксита - 150тыс. т и плавикового шпата - 114 тыс. т. Стоимость 1 т боксита по Минчермету УССР составляет 14.81 руб., а плавикового шпата - 138,36 руб. При этом плавиковый шпат является остродефицитным сырьем, частично импортируемым из-за рубежа. Совместными исследованиями, выполненными в 1979 1980 гг. ДонНИИчерметом, ДонНИ ГРИ и Макеевским металлургическим заводом, было установлено, что альтернативным источником традиционно применяемых разжижителей (боксита и плавикового шпата) является ставролит, ранее не находивший практического применения, за исключением прозрачных разновидностей, изредка используемых в ювелирном деле.

Основным результатом указанной работы, защищенной авторскими свидетельствами № 501078 и 783344 («Способ наведения шлака при выплавке стали»), являлись разработка и освоение новой технологии выплавки низко сернистых марок стали с применением ставролитового концентрата и его смеси с окалиной. По сравнению с традиционной технологией, основанной на использовании в качестве разжижителей флюорита и боксита, новая технология позволяет ускорить процесс шлакообразования за счет высокой разжижающей способности ставролита. Так, по данным Макеевского металлургического завода, при умеренной интенсивности продувки ванны кислородом присадка ставролитового концентрата в смеси с окалиной приводит к увеличению скорости десульфурации в 1,2 раза, степени десульфурации на 2 - 10 % и степени использования серопоглотигельной способности шлака на 15 - 20%. При интенсивной продувке ванны скорость десульфурации увеличивается в 1,27-1,3 раза, а степень десульфурациции в 1,25 - 1,5 раза. Одновременно с ускорением процессов шлакообразования и десульфурации металла на 2 - 5 % снижается содержание слов железа в шлаке, что эквивалентно увеличению выхода годной стали на 0,28 – 0,65 %.

По данным ДонНИИчермета и Макеевского металлургического завода, применение в сталеплавильном производстве ставролитового концентрата и его смеси с окалиной исключает из употребления боксит и плавиковый шпат и с учетом фактически полученного экономического эффекта снижает себестоимость 1 т. стали на 0,8 руб. По сравнению с бокситом и плавиковым шпатом ставролитовый концентрат обладает рядом преимуществ. Он не содержит в своем составе соединений, представляющих при плавке металла опасность с точки зрения токсичных выделений или взрыва, имеет ровный гранулометрический состав, не гигроскопичен, содержит не более 0,5 % влаги. Присадка ставролитового концентрата в печь в жидкие периоды плавки значительно безопаснее по сравнению с бокситом, который в условиях отрицательных температур осенне-зимних периодов из-за высокого содержания влаги смерзается в глыбы. Помимо этого для выплавки 1 т. стали используется 2 - 8 кг ставролитового концентрата, т. е. примерно в 1,5 раза меньше, чем боксита.

Высокие содержания в ставролите глинозема (52,12 - 54,16 %), закисного железа (10,78 - 13,90 %) и других элементов оснований определяют его свойства разжижителя. В настоящее время ставролитовый концентрат применяется на двух из восемнадцати металлургических заводов УССР, а именно Макеевском и Криворожском. Более широкое внедрение новой прогрессивной технологии выплавки стали сдерживается отсутствием необходимого количества ставролитового концентрата, который получают только в Верхнеднепровском ГМКе: в виде отходов при производстве основной продукции в количестве 40 тыс. т в год, что составляет 10 - 15% потребности металлургической промышленности республики. Отпускная цена 1 т ставролитового концентрата равна 9,21 руб.

На территории Украинского щита известен ряд участков развития ставролитсодержащих сланцев. Анализ материалов геологоразведочных работ последних лет свидетельствует о том, что крупные представляющие промышленный интерес залежи этих сланцев расположены на площади Приазовского кристаллического массива. Здесь они широко распространены в составе сланцевой толщи осипенковской свиты нижнего протерозоя, слагающей в Западном Приазовье крупную грабеновую структуру – Сорокинскую тектоническую зону и участок Гуляйпольской синклинали. Наибольший поисковый интерес представляет Сорокинская зона, в центральной части которой мощные пласты ставролитсодержащих сланцев обнажаются на дневной поверхности или залегают на незначительных глубинах от 3 - 5 до 30 - 40 м.

Эта зона шириной 1,5 - 3,5 км протягивается от с. Урзуф на побережье Азовского моря в северо-западном направлении на 35 км до с. Андреевка Бердянского района. В структурном отношении Сорокинская грабеновая структура расположена на границе двух крупных блоков. Юго-западный блок сложен породами западнопрназовской серии архея, а северо-восточный – центральноприазовской серии нижнего протерозоя.

Разрез осипенковской свиты в пределах Сорокинской зоны представлен биотитовыми, двуслюдяными, амфиболовыми, гранатовыми, графитовыми, амфибол-гранатовыми, гранат-ставролитовыми, биотит-ставролитовыми, силлиманит-гранатовыми, андалузит-ставролит-слюдистыми и другими сланцами, мраморами и кальцифирами, мономинеральными, слюдистыми и амфибол-магнетитовими кварцитами, метагравелитами и метакоигломератами. В отличие от глубокометаморфизоаанных образований западно- и центральноприазовской серий (гранулитовая и амфиболитовая фации) породы осипенковский свиты метаморфизованы более слабо (эпидот-амфиболитовая фация) и совершенно не мигматизированы. В разрезах свиты сланцевые образования закономерно, чаще всего ритмично переслаиваются; обычно они слагают линзовидные пласты мощностью от 2 - 10 до (50 - 600 м, выдержанные по простиранию на 1,2 -2,5 и реже 3-5 км. Изотопный возраст сланцевых пород определенный калий аргоновым методом по слюдам и амфиболам, колеблется в пределах 1700 - 2000 млн. лет [2]. Литологические, петрологические структурные и минералого-геохимические особенности осипенковской свиты позволяют в первом приближении считать ее стратиграфическим аналогом разреза криворожской серии. Гранат-ставролитовые и ставролит-слюдяные сланцы, как правило, приурочены к нижней и средней частям разреза осипенковской святы Сорокин ской зоны. Визуально они представляют собой породу серого или темно серого цвета, средне- иди мелкозернистую, хорошо рассланцованную. На фоне серой кварц-полевошпат-слюдистой массы обычно четко выделяются порфиробласты ставролита в виде ромбических призм длиною от 0,1 до 4 см, а также сростки кристаллов. Изредка отмечаются крестовидные двойники. В гранатсодержаших разностях присутствуют ромбододекаедрические кристаллы малиново-красного граната размером 1 - 8 мм в поперечнике. Окраска ставролита от коричневой до темно-бурой. Как правило, кристаллы ставролита содержат большое количество пойкилитовых вростков слюд, кварца и реже полевого шпата [2].

Ставролитсодержащие сланцы содержат (в %): кварц 10 - 25, плагиоклаз 15 - 40, ставролит 10 - 35, биотит 10 - 15. силлиманит 0 - 15, гранат 0 - 15. андалузит 0 - 10, мусковит 5 – 15, дистен 0 - 10; акцессорные минералы: циркон, турмалин, кордиернт и др. Средний для 30 анализов химический состав описываемых сланцев следующий ( в % ): SiO2 56,25; FеО 5,42; Fe203, 2,08; Ti0359; Аl2О3 21,92; P2O5 0,07; Mg0 3,27; СаО 1,86; К2O 2,72; Nа20 2.30; S 0,12 и т. д. Работами Механобрчермета и ИМРа установлено, что процесс обогащения ставролитсодержащих сланцев Сорокинской тектонической зоны весьма простой и экономичный. Методами, применяемыми в промышленной практике обогащения руд, из указанных сланцев получен 90%-ный ставролитовый концентрат. Стоимость передела по всей технологической схеме, по данным Механобрчермета, составляет менее 1 руб/т.

Обобщение и анализ данных поискового и картировочного бурения про-шлых лет позволили наметить в центральной части Сорокинской зоны пло-щадь максимального распространения ставролитовых сланцев, протягивающуююся на 12 - 15 км от балки Водяной на северо-западе до совхоза «Бердянский» на юго-востоке. В разрезах этой площади ставролитсодержащие сланцы слагают от одного до четырех сближенных пластов суммарной мощностью от 55 - 60 до 200 - 220 м; мощность наносов колеблется от 0 до 40 м, а среднее содержание ставролита в сланцах по данным бурения 23 поисковых и картировочных скважин составляет 19,6 - 21,9 %. Максимальные мощности продуктивных пластов (180 - 220 м) и одновременно минимальные мощности наносов (0 - 7 м) отмечены на участках балок Крутой, Собачьей и Крымской, т. е. в средней части выделенной перспективной площади (рисунок).